數控編程基礎訓練范文

導語：如何才能寫好一篇數控編程基礎訓練，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

（江蘇省常州技師學院，江蘇 常州 213000）

【摘要】通過數控技能大賽，實現進一步深化教練組及集訓人員對數控大賽綱領性文件的理解，理解數控大賽對參賽選手的專業基礎知識要求、技能要求及專業素養要求。提升教練組的整體水平，為今后數控車集訓奠定良好的基礎。

關鍵詞 數控技能；競賽；訓練；試題圖庫

“普通教育有高考。職業教育有技能大賽”。此句話說明了技能競賽作為一項考核在職業教育的檢驗依據。隨著我國經濟的快速發展,對技能人才的需求也越來越多。特別是我國數控技術應用領域技能型人才嚴重緊缺。為滿足我國機械制造業的轉型升級對高技能人才的急切需求，國家對職業教育發展越來越重視。為鼓勵企業和技工院校的數控類技術人員不斷提升自身技能水平，為加快我國數控技術應用領域技能型緊缺人才的培養，提高我國裝備制造業的競爭力和我國的綜合國力，近年來勞動和社會保障部、教育部、科學技術部、國防科工委、中華全國總工會、中國機械工業聯合會等六部門積極組建各類數控技能大賽平臺，為各企業職工和技職院校師生營造出濃厚的“人人爭學技能，人人比拼技能”的教育學習氛圍。

企業和技工院校參賽積極性不斷提高，選手的數控操作水平也逐年增強，競爭也越發激烈。

我院作為首批國家重點技師學院，積極組建數控加工集訓隊進行訓練參與各類數控大賽并取得了優異的成績。但這些優異成績的取得非常艱辛。下面將結合實際工作經驗作一番訓練方法的探討以求把競賽水平推上更高一級的臺階。

1　研討各類數控大賽綱領性文件

仔細分析每次各類數控大賽綱領性文件上的要求，比賽的工種，比賽的參與對象，比賽的設備及軟件的應用和比賽的材料與刀具。通過這些內容大致可以判定當前數控競賽的發展方向和數控加工現有的水平。從2004年首屆全國數控技能大賽到2014年第六屆全國數控技能大賽的比賽中，我們發現數控編程由手工編程發展到自動編程。編程軟件由國產的CAXA發展到SolidWorks、MasterCAM甚至是功能更強大的Pro ENGINEER或UG軟件來造型加工。工件的數量由單件加工發展到5、6件組合。工件材料由單一的45鋼發展到銅、鋁有色金屬加工。工件的精度由單一的尺寸發展到形位精度的控制。 從這些信息上可以確立我們數控集訓隊的練習方向，通過系統的訓練，促使選手全面掌握和鞏固各知識面，發揮自如。

2　歸納總結數控大賽對參賽選手的理論知識要求及技能要求

理論是技能的依據，技能是理論的體現，兩者不可分開。在技能競賽中理論成績占總分的30%。因此在技能集訓的同時必須鞏固現有的理論知識，開拓相關的理論知識。在技能訓練中堅持不懈苦練基本功。基本功訓練階段，首先是選手對基礎技能的總體認識過程。對每一個訓練項目的操作，都必須要求選手經過“觀察—思考—實踐—考查”的過程，讓選手都能對一個事物的形和象的總體認識。通過自身的思考和延伸，利用各種方法與手段進行實踐和驗證，不厭其煩地多次反復練習，然后通過考查和記錄。這就是一種技能形成的規律。所以，我們的選手在整個訓練過程中，都要做到仔細觀察、善于思考、勤于實踐和經驗總結。對各項訓練項目我們都必須有時間性和準確性。為了訓練有效地出成果，教練都必須嚴格把關，進行考查測試并實行登記對比，做到取長補短，共享經驗。例如各種量具的使用方法、姿勢、力度等對自己所測量的結果總是存在半信半疑的態度。故在訓練當中，要求選手堅持自己的信念，在相同的測量對象，通過多位選手的反復測量結果作對比，以提高選手對量具的使用信心和測量的準確度。對于技能競賽來說，只靠單純的基礎訓練是遠遠不夠的，熟能生巧之后往往進入熟能生厭的高原期，成績難以進一步大幅度提高。對于學生來說，各方面的發展是單純的，可以說是缺乏經驗。在通過循序漸進的基礎訓練之后，對各項訓練項目進行總結，選手們要進行經驗交流，能做到取長補短，共同進步。為了選手在有限的時間里突破自我、超越自我，在競賽中取得好成績，堅持做到以考代練，嚴格要求，加以點評，當場消化。校外測試，提高適應力，提高心理素質。專家點評，擴大視野，增強知識，突破高原期。

3　收集匯總各類數控大賽試題進行修改和創新

數控技能集訓除了要基礎訓練外，關鍵是綜合訓練的應用與消化。在以往集訓的過程中發現，集訓的內容過于粗放。特別是集訓隊平時訓練的圖紙不規范。要么是前幾年的數控大賽題，要么就是集訓教練根據自己的經驗設計。這些題目不是未能緊跟形勢就是未能切合數控大賽的技術綱領。這樣就會造成選手平日訓練感覺很好，可一旦上了賽場往往成績卻不甚理想。為解決這一問題，通過各種途徑收集全國各地的比賽圖紙，仔細分析加工的難點和重點，認真研究加工工藝性，結合當年數控大賽綱領性文件，修改或創新適合自己的試題圖庫，并待時進行仿真模擬訓練。在訓練中要求選手學會用“腦”和“心”訓練，改變“笨”練和“盲”練，在“巧”字上突破，做到事半功倍。通過模擬試題訓練以檢驗選手的學習成果，穩定提升。全面沖刺。這也是心理和智力的綜合訓練。

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關鍵詞：虛擬仿真技術；五軸加工；實訓課程；教學模式

中圖分類號：G712 文獻標識碼： A 文章編號：1672-5727（2016）04-0073-03

近年來，我國加工制造業得到了空前發展，高端數控設備的使用已經成為制造業發展的必然趨勢。五軸數控機床作為高端設備的代表，在我國制造業得到了廣泛使用。然而，能夠操作五軸數控設備的技A術人員卻嚴重短缺。培養技術人員的職業院校在五軸加工課程建設方面的不科學，是造成技術人員短缺的主要原因。當然，許多職業院校的教育工作者亦發現了此問題，并進行了相關改革和研究。但目前大多數與五軸加工教學模式相關的研究都僅適用于各學校自身，推廣性和復制性不強。因此，建立一種適用于大多數職業院校的五軸加工實訓教學模式具有重大意義。

一、五軸加工實訓課程的特點

實訓的最終目的是全面提高學生的職業素質，最終達到學生滿意就業，企業滿意用人。然而，五軸加工實訓教學對硬件配置的要求較高，開展此類高新技術領域的實訓課程一般很難模擬實際工作環境，配置昂貴的實訓設備。因此，五軸加工實訓課程具有設備昂貴，不易實現大范圍教學；課程難度大，技術不易掌握；涉及知識面廣，不易入門等特點。這使得開展五軸加工實訓課程必須首先解決這些問題。

一般數字制造類實訓課程由編程和操作加工兩大部分組成，由于五軸機床價格昂貴，學校配置數量很少，因此，課程教學中與機床依賴關系較弱的“編程訓練環節”可在課堂上完成，以減少對機床的需求。首先，數控編程分為手工編程和自動編程兩部分，由于五軸機床軸數較多，其中自動編程CAM技術為主要訓練環節，手工編程為基礎訓練環節，因此，手工編程與自動編程CAM技術宜分開進行訓練。其次，五軸加工分“定向加工”和“聯動加工”兩大類，無論是哪一類加工方式，都容易產生機床的碰撞和干涉問題。因此，五軸加工程序在執行前，需要脫離機床進行仿真，以驗證加工程序的正確性，避免由于程序錯誤造成機床碰撞，所以需要設置加工仿真環節。

二、五軸加工實訓教學模式的建立

（一）虛擬仿真系統與教學模式的建立

由于五軸機床的體積大，購置、維護及運行成本都很高，且與其他數控設備相比，危險程度高，一旦不能正確操作，輕則損壞刀具、刀柄，重則損壞機床，甚至發生人身事故。虛擬仿真技術在五軸加工實訓中的合理采用，在一定程度上可以解決設備數量短缺問題，并避免安全事故的發生。然而，單一仿真軟件教學與實際機床操作不符，且完全依靠計算機操作，也不能有效地訓練學生的操作和編程能力。因此，需要將虛擬仿真技術與五軸機床的操作加工進行合理整合，構建一套科學的實訓教學模式。

五軸加工虛擬仿真系統由三部分組成，如圖1所示，分別是海德漢iTNC530系統編程仿真工作站，CAD/CAM編程與加工軟件及Vericut加工仿真工作站。在仿真系統中，這三個部分之間可以進行NC程序的交互驗證和切削仿真訓練。其中，基礎教學可采用海德漢iTNC530系統編程仿真工作站完成仿真訓練。高級教學由于程序和加工內容的難度較高，需要增加另外兩部分內容進行仿真訓練，首先，可在CAD/CAM軟件內進行編程及仿真訓練，然后，將編輯的程序傳入Vericut加工仿真工作站進行仿真訓練。其次，每一個教學環節的設置都有其目的和意義，iTNC530系統編程仿真工作站為基礎環節，該環節主要完成手工程序編輯訓練，當手工編程訓練完成后，學生可以進行五軸機床操作及加工訓練，從而完成基礎教學。如果學生需要進行高級學習，則需要在虛擬仿真系統中完成CAD/CAM編程及Vericut仿真的訓練，具體教學流程如圖2所示。

（二）課程內容的構建

以虛擬仿真系統為基礎，將虛擬仿真系統與五軸機床操作進行合理整合，可在不增加機床數量和課程開設成本的前提下，最大限度地提升學生對五軸加工技術的理解和熟練程度。以此為課程內容構建目標，可建立如圖3所示的五軸加工實訓課程內容。

五軸加工實訓課程的內容，包括理論知識與編程、五軸加工仿真、五軸操作與加工三個部分，與教學模式流程相對應?；A教學需要進行理論知識與編程和五軸操作與加工兩部分知識的學習，高級教學在此基礎上進行手工編程、CAM軟件、五軸加工仿真、五軸操作幾個部分的學習。

（三）教學模式有效性的對比

為驗證新教學模式的有效性，可開展實驗性教學。實驗教學設置A、B兩個組，每組15名學生，A組教學按傳統模式，B組教學采用新模式。實驗要求A、B兩組的30名學生經過基礎、綜合兩項測試進行選拔，這兩項測試主要對學生的專業基礎知識及綜合能力進行判定，依照測試成績將30名學生進行分組，保證兩個組學生的基礎和能力基本一致。依照表1進行實驗準備，表中設施為我校目前五軸加工實訓教學設備的配備標準，該實驗強調在不增加實訓設備的前提下改善五軸教學的效果并驗證新教學模式的有效性。

教學實驗通過對比學生的測試成績分析兩種教學模式的區別。由于學生人數較多，分別對比離散數據難度較大，因此，通過每科平均數和每人平均數對比的方式對實驗數據進行處理，以柱狀圖的形式得出對比結果。根據實驗源數據，得到處理后的平均數，分別包括每人平均數和每科平均數兩欄數值，最后，將兩欄數值進行柱狀比較和方差分析處理，見如圖4和下頁表2所示。

通過對比A、B兩組學生從選拔考試開始至學習結束整個過程中所有的測試成績可知，選拔基礎考試和選拔綜合考試A、B兩組學生的成績基本一致，從而說明學生開始學習課程前的基礎不存在大的差異。從第一次測試開始，B組的測試成績呈平緩上升的趨勢，且每次測試平均分數均高于A組的平均分數，另外，A組的平均分數存在不規則突變，表明學生每次測試時表現很不穩定，不是一個循序漸進的學習過程，受測試難易程度影響較大。

為檢驗A、B兩組教學效果之間的差異，采用方差齊性檢驗對兩個班每人的平均成績進行對比。方差齊性檢驗又稱作F檢驗法，是英國統計學家Fisher提出的，主要通過比較幾組數據的方差，以確定對檢驗對象檢驗的精密度是否有顯著性差異，從而可得出哪一組教學效果較優。先將A、B兩組的平均分數和樣本標準差求出（見表2），然后假設兩組教學效果無明顯差異，并進行F值檢驗，過程如下：

假設H0 ： ？滋A=？滋B

dfb=k-1=1

dfw=nA+nB-k=28

F=■=6.38

其中H0為條件假設，dfb、dfw為自由度，k為對象個數，nA、nB、nC為對象人數，SSb、SSw為方差估計值。

根據dfb=1，dfw=28，查F值表，找到F（1，28）0.05=4.2，由于F=6.38>F（1，28）0.05=4.2，則假設不成立，即A、B兩組教學效果存在較大差異，B組教學效果優于A組教學效果。實驗結果表明，基于虛擬仿真系統的五軸課程內容及教學模式更加有效。

建立基于虛擬仿真技術的實訓教學仿真系統，將虛擬仿真系統應用到實訓課程中，構建五軸加工實訓教學模式，根據教學模式完善五軸課程內容，并對課程內容進行合理安排，最后開展教學對比實驗。實驗數據的分析結果表明，新教學模式在不增加五軸機床數量的前提下，有效地提高了教學效果。

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Research on the Teaching Mode of Five-Axis Machining based on Virtual Simulation Technology

LI Jie，TAN Ji-ming

（Tianjin University of Technology and Education， Tianjin 300222， China）

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關鍵詞：工程能力；數控技術；教學模式

高職高專院校是為社會培養高素質技能型人才的專業機構。高職高專學生的鮮明特征就是扎實的理論基礎、較高的技能應用能力，其中機械類學生就表現為工程能力。《數控技術》是高職高專機械類學生的重要專業課，同時也是理論性和實踐性都很強的課程。

一、教學環境分析

目前，《數控技術》教學還存在這樣一些問題：①課堂教學內容與工程實際脫節。教師對著書本講解數控編程的指令，講解數控機床的運動動作，講解數控機床的結構原理。沒有具體的工程環境，沒有相應的設備，不形象不直觀。學生只能是“知其然”，無法“知其所以然”。②教學實踐設備不足。由于數控機床使用維護成本高，致使部分學校實體設備數量不足。另外數控機床還帶有一定的危險性，部分學校不愿大量安排學生實習，并且部分學生不敢動手操作，從而導致教學實踐設備使用不足。③任課教師的知識技能不全面。由于數控技術是一門理論與實踐性都很強的課程，要求教師既能講理論，又能指導實踐；既熟悉數控機床的操作，又掌握數控機床的原理與維修。但是這樣的知識技能全面的教師為數很少。此外，數控技術正在快速發展，社會對其需求也在不斷深入。因此，《數控技術》課程要與企業緊密聯系，強調工程應用，強化工程能力。

二、教學改革措施與內容

應用型人才直接服務于生產、生活，承擔著轉化應用、實際生產和創造價值的任務。因此高職高專學生應具備厚基礎、寬口徑、重實踐、強應用等四個特點。我們在進行教學改革過程中緊密靠近行業，充分體現課程工程性質，通過三個環節連貫實施。

（一）實施階段

我們在整個教學環節中營造企業氛圍，創造企業基礎，然后通過三個階段連貫實施，使學生的工程能力逐步建立、鞏固。

第一階段制造技術的基礎訓練。本環節主要任務是在老師的安排、講解、示范下學習掌握機械制造的基礎技能，初步建立工程的概念，初步了解企業的工作流程。

第二階段項目化綜合性訓練。本環節讓學生從參與工程項目，培養學生綜合應用分析能力和初步解決工程實際問題的能力。本環節可以采用校內項目化形式教學，也可以采用到企業的工學結合的形式進行訓練。我們是通過工學結合的形式實現的。我們請企業人員參與課程設置，制定課程標準；讓學生到企業里去實踐學校里學到的理論技能。在工學結合的過程中，企業、學生是工學結合的主體，學校是工學結合的組織者，教師是具體的管理者。

首先，學校事先必須做好充分的調研，制訂一整套完整的規章制度和實施方案，并仔細挑選合作伙伴，以確保工學結合的成果——能否提高教學質量，能否使學生素質達到設計要求，能否提高就業水平和質量。

其次，企業關心的是經濟效益和是否能挑選到合適的人才。為此企業必然和學校進行多次磋商，保證學生在工學結合前就具有基本的知識和能力，同時也使學校的教學文件具有工程化的特色。

再次，學生通過工學結合，可以盡早深入企業，了解企業，熟悉企業，提高適應性，縮短就業后的“緩苗期”。同時學生通過工學結合不僅可以全面鍛煉自我，又可以有一定的勞動收入，品嘗勞動收獲的快樂。

最后，教師在工學結合過程要不斷為學校的教學質量目標和企業的經濟目標進行協調。這個過程既保證了學生的全面發展，又增加了教師與企業的聯系，鍛煉了師資，為開展校企合作提供條件。

由此合作各方實現各自目標，收獲各自利益，實現多贏狀態，保證工學結合良好運行。

第三個階段工程創新訓練。本環節的目標是為了讓學生的工程能力得到進一步的升華，培養學生的創新意識和創新能力。在學生掌握基本制造技能之后，教師有計劃有步驟地組織開展一些開放性項目，讓學生自由發揮，自主設計，逐步實施。開始可以先做一些單體零體，如徽章、立體印章、各式小紀念品等。然后再制作螺紋配合、曲面配合等一些配合零件。最后部分能力較好的學生還可以參加實際工程項目的設計制造。這樣學生就充分實現了由學到用，使得知識變成實實在在的技能。

（二）實施保證

人的發展是在一定地理環境與文化環境下的發展。在適宜的環境下，學習者獲得相應的情緒體驗，形成相應的認知結構，產生一種學習的沖動，逐步形成自主自發傾向，最后形成自主學習的理智感。因此，要保證三個環節的順利實施，整個教學環節流暢有序，就要使學生能夠自主學習。我們從兩個方面進行環境的構建，一個方面是人文素養，一個方面是企業氛圍。

1.人文素質方面

現在的學生已經是90后了，他們個性鮮明，思維活躍，但是由于生活條件優越，在家長的寵愛下，也養成了任性、怯懦、依賴性等不好的性格習慣。為此我們首先給學生進行品質教育，培養學生的人文素質。①人文品質。以人為本，突出人的發展，把教育與人的自由、尊嚴、幸福、終極價值緊密聯系起來，將理想、追求、倫理道德、嚴謹求實、寬容合作的人格品質教育貫穿課程教學始終。使學生獲得正確思維和學習新知識的能力、不斷探索和創新的能力、大膽疑問和情感的自律能力，彰顯人文關懷和道德情感。②寬容品質。理性寬容是每個成功者的不可或缺的品質。唯有理性寬容，才能使研究者徹底避免急功近利、浮躁的學風，淡泊名利靜下心來，潛心研究課題，刻苦鉆研技術。③創新品質?！皠撔率且粋€民族的靈魂，是國家興旺發達的不竭動力”。要形成創新品質，首先要培養創新思維，再塑造創新人格。創新品質是一種素質，體現人的知識水平、心理水平、思維方式和行為習慣等方面，是學生全面發展的重要因素。

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機械工程與自動化學院有碩士學位授予權，擁有機械工程一級學科碩士專業。注重學生厚基礎、寬口徑、重素質培養。在全國及省部級大學生機械創新大賽、國際工業設計作品大賽、全國大學生“挑戰杯”科技大賽、全國大學生數學建模等重大賽事中屢屢取得優異成績。三十多年來，為國家經濟建設培養了大批合格的有用人才，畢業生受到社會普遍歡迎。學院科學研究和學術交流也取得了顯著的成績，已成為學校人才培養和科學研究的重要基地。當然我校在機械設計及自動化專業實踐方面需要針對技術發展、社會需求做出相應調整，實踐內容相互聯系與協調。因此，積極開展機械設計專業的教學實踐改革與研究十分必要，如何能夠在現有的條件下真正提高機械設計專業實踐教學的質量和水平是我們必須要解決的問題。

二、機械設計制造專業綜合實踐教學改革方案分析與研究

新的機械工程及自動化專業是一個口徑更寬的專業，要求學生既能搞設計也能搞實際操作，因此，要求設計綜合性實踐提高學生動手能力、實踐能力、創新能力和綜合素質是十分必要的。其實，國內高校不同專業的許多教師進行了不斷的探索與研究。傳統實踐教學的實踐多為驗證性實踐，不利于培養學生的工程應用能力。緊密結合我校實際，根據我們的機械工程學院院級教學研究項目的實踐情況經認真分析、充分討論，提出先組合、后融合，循序漸進的改革思路，綜合實踐內容的規劃方案體現出發展的動態特點。最終提出該發展過程需要解決的問題和解決途徑為機械設計制造及自動化專業基礎綜合實踐提供一條可持續的發展近期和遠景規劃。具體的實踐方案是針對傳統的實踐教學體系，重組實踐教學內容，提升教學實踐檔次，加強基礎動手訓練、學科強化訓練以及綜合調試設備訓練的能力。本項目根據擬訂實施方案重組實踐教學體系將培養學生實踐能力的總目標分解為基礎訓練、學科訓練、綜合訓練三個層次。

①基礎訓練包括工程認知、計算機制圖與測繪等。通過實踐教學能掌握到基本的實踐操作方法，能夠正確地使用儀器設備，準確地采集實踐數據;認真觀察實踐現象，進行分析判斷、邏輯處理、做出結論的能力。

②學科訓練包括電工電子技術、先進制造技術、材料成形技術等。該層次實踐主要機械原理、機械零件設計、電工電子技術等。

③綜合訓練:該層次實踐主要結合工業生產過程、模具CAO/cAM基礎、CAE技術與應用、應用微機原理、自動控制原理、計算機仿真技術與應用等焙養學生解決實際問題的能力;同時所提供的實踐設備覆蓋面寬、專業性強河適應機電類類多門課程實踐。其中將AD/數據采集引入氣動拼裝綜合實踐臺，數控設備網絡遠程程序上傳下載實踐裝置和伺服運動控制臺等設備填補了國內在實踐設備上的空白。

三、機械設計制造專業教學改革的價值和體現

1.學術價值

研究的理論成果被國內外近十種刊物所發表發表的十多篇論文被中國科學引文數據庫、中國人文和社會科學論文統計與分析研究數據庫所收錄;被國際三大檢索收錄5篇。理論成果和教學實踐是教學改革廣泛開展的有利條件。

2.實踐意義和社會影響

①提高了教師的科研意識和能力。實踐教改的深入開展對廣大教師的科研能力提出了更高的要求周此教師開始關注研究方法和教育理論知識進行學科交叉知識的學習。

②初步構建了富有教育特色的有效教學理論體系頌目的實施，減少了授課時間，提高了學生自主能動性和動手實踐能力。必須開拓新的思路提高整個教學系統的效率，精心落實每個教學環節，構建有效教學。

③探索行之有效的實踐模式和教學方法素質教育的實施也促進了教科研的發展。教師和學生更加關注教學模式和教學方法的創新實施高效教學，適應未來社會對人才的培養需要。

3.成果的特色

實踐教改為本科生課程設計、畢業設計和課外創新制作提供訓練平臺，為教師和相關技術人員提供技術研究開臺為改善辦學重要任務，提高學科水平，增加學校亮點服務，具有以下幾個特色:

①綜合性。為了體現這種課程與課程之間的聯系設計實踐基地將大學的各種實踐課程進行了有效的連接與實驗。通過實驗更深刻地體現專業課程之間的緊密聯系，提高學生的專業課程學習的興趣。

②開放性。教學實踐采用模塊化設計各模塊之間相互獨立，功能各異，可選擇合適的模塊進行連接和實驗，可以深刻地體會到工程項目的設計思想，加深了學生對機械產品的設計、組裝和調試過程認識。

③實際操作性強。所有實驗均需學生自主動手完成實驗的連線、程序編程和調試通過實驗提高在未來進入社會后的適應能力。另外通過實驗學生不僅可以對前期學習課程進行總結還可以對其他專業課程進行學習，如電氣、計算機和電子等課程。

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關鍵詞：技能訓練；實踐教學；二維工作臺

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）48-0266-02

一、引言

當今世界高科技競爭和突破正在創造著新的生產方式和經濟秩序，高新技術滲透到傳統產業，引起傳統產業的深刻變革。而傳統的機械設計、機械制造專業在這場新技術革命中面臨著沖擊。為此，國家及時調整了專業設置，將原來的機械類專業統一調整為——機械設計制造及其自動化這一大專業。它實際上是將原來的機械類主要課程與電子學、信息技術、計算機技術、控制技術等有機融合而形成的一門綜合性、機電結合的學科，具有廣闊的發展前景。目前，在國民經濟各領域中，機電一體化設備以及生產過程自動化得到了廣泛的應用，對科技的發展起著重大的作用。機電一體化產品的功能，除了精度、動力、快速性外，更需要自動化、柔性化、信息化、智能化，逐步實現自適應、自控制、自組織、自管理，向智能化過渡。因此，對制造行業中的機電技術提出了許多新的和更高的要求。培養適應當今社會需要的具有創新性的人才是大學教育的主要任務。能否培養出具有創新精神和創新能力的人，關系到培養的大學生畢業后能否適應市場經濟的發展需求和競爭，是衡量高校辦學水平的標準。我校從06教學計劃開始，加強了實踐教學環節，增加了教學時間和內容，技能訓練就是新增的較重要的一項實踐教學。目前關于技能實訓的內容、方法等還沒有成熟的、可借鑒的先例，因此本文進行了有意的嘗試。對于機機械設計制造及其自動化專業學生來說，雖然液壓原理、數控技術、機電一體化、單片機技術等若干課程都有附屬于理論教學的實驗教學，但是這些實驗教學內容絕大多數是相對獨立的、驗證性的實驗，缺乏綜合性和創新設計。尤其是近幾年來，我國高等教育大規模擴招，而實訓教學條件建設卻沒有跟上這個步伐，實踐教育環節出現了明顯的弱化和軟化現象。傳統的教學方法重理論、輕實踐；重分析、輕綜合；重個體、輕協作，缺乏基本的技能訓練，培養的學生素質不高，實踐能力較弱，社會適應性較差。

二、技能訓練目的、內容和方法

1.技能訓練的目的和意義.技能訓練是在學生修完除畢業設計外全部理論和實踐課程之后的一次綜合性實踐教學環節。各個實踐性教學環節的目的不同，課程設計主要是對所學課程的加深理解和具體應用；認識實習、金工實習和生產實習等屬于基礎訓練，目的在于增加感性認識，培養動手能力，了解與本專業有關的生產實際，提高學習興趣，明確學習目的，為專業學習和專業技能訓練打基礎；專業技能訓練是職業能力培養的重要手段，主要以培養職業技能為目的。其目的和意義在于：（1）培養學生對所學知識的綜合應用、理論聯系實際的能力；（2）培養學生獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力；（3）培養學生的動手能力和實際操作能力；（4）培養學生的合作意識、團隊精神和創新意識，為后續的畢業設計和就業打下基礎。

2.技能訓練內容.我校的機械設計制造及其自動化專業，在大三下學期分成機械設計、機械制造、機械電子及模具等四個教學方向，本文的實訓內容是針對機械電子教學方向設定的。實訓題目：平面運動工作臺機電系統設計.內容包括：（1）結構設計；（2）控制系統硬件設計；（3）控制系統軟件設計；（4）系統安裝調試。

3.技能訓練方法.學生以小組為單位，在組長的主持下根據選定的題目，集體討論確定整體方案；之后任務分工，每項任務的實施方案、方法和步驟，分別由學生各自獨立完成。指導教師只給出實訓方向，技術指標等，協助學生完成訓練任務。同時要求學生積極主動認真參加技能訓練，按要求獨立完成各項訓練任務，并寫出實訓報告。學生利用教研室、實驗室的實驗設備、裝置、測試儀器等條件，結合訓練題目，自己動手進行設計、安裝、調試、排除故障，小組學生之間相互協作。

三、技能訓練時間安排與要求

1.技能訓練時間安排。整個技能訓練安排在兩周時間內完成，大致的時間安排如下：（1）準備工作：閱讀有關參考資料，明確設計要求和工作條件，了解設計或控制對象，擬定設計計劃（2天）；（2）設計方案論證及相關的設計計算（2天）；（3）繪制相關圖紙（2天）；（4）軟件編程（0.5天）；（5）系統安裝與調試（2天）；（6）編寫設計說明書（1天）；（7）答辯（0.5天）。

2.技能訓練要求。學生以組為單位進行訓練，應完成以下內容：（1）設計方案論證及相關的設計計算，二維工作臺滾動絲杠螺母機構的結構分析、選擇與設計計算；工作臺步進電機的選擇與硬件配置；選擇合適的單片機，搭建硬件電路，進行步進電機的驅動控制，編程實現工作臺的運動。（2）繪制相關圖紙.平面運動工作臺裝配圖、硬件連接圖等。（3）軟件編程.軟件框圖及編程。（4）系統安裝與調試.硬件控制板制作、硬件系統連接、系統調試，并達到設計要求。（5）完成設計報告.按指導書中要求的撰寫內容、順序，完成設計報告。（6）考核.主要從兩方面對學生進行考查：（1）設計與計算能力；（2）實踐動手與調試能力。

四、實訓效果

通過四屆共260名學生的實踐，技能設計訓練得到如下教學效果。

1.通過技能設計訓練，學生將所學知識綜合運用到結構及控制系統的設計當中，大大提高了學生的理論聯系實際的能力。

2.學生從方案確定、圖紙設計、硬件制作，直到樣機調試，全部要親自動手，極大地調動了學生學習的積極性和主動性。

3.有助于提高學生的工程意識，同時培養了學生合作意識、團隊精神和創新意識，為后續的畢業設計和就業打下基礎。

實踐證明，綜合設計訓練有利于調動學生的積極性并鍛煉學生的動手能力，將自己所學應用于實踐，使得大學四年所學的課程得到融會貫通，對自己所學方向得到深刻的認識。從某種意義上講，綜合設計訓練更能引起學生的興趣、啟迪思維和培養創新能力。進入21世紀以來，面向社會發展、面向工程實踐已經成為高等教育的普遍發展趨勢。為此，我們要積極探索，不斷更新教育觀念，著力改革實踐教學模式，完善實踐教學體系，大力加強實踐教學基地建設。

參考文獻：

[1]李永海，隋秀凜，杜海艷，李建英，郭華.機器人方向綜合設計訓練教學模式初探[J].教育教學論壇，2011，（6）.

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【關鍵詞】產學研聯合培養 產學研合作教育 理工人才 理工教育

我國正處于工業化中期發展階段，制造業規模居于世界第三，理工和理工科技是經濟建設的核心架構，理工科技人才是經濟建設的智力保障，推進高等理工教育的改革和發展，是決定我國未來經濟和社會可持續發展的關鍵要素之一。理工教育改革要怎么改？以產學研聯合培養為突破口，能緊跟經濟科技發展的最前沿，推進學校的科技創新，改革學科建設，更新人才培養觀念，加強師資隊伍建設，為卓越理工師培養乃至理工教育改革提供強有力的支持。

產學研合作培養人才在理工專業建設中的應用

1.創新人才培養模式，提高人才培養質量

產學研聯合培養人才的模式類型有很多，其中，能有效推動理工學科建設，改革教育教學的模式主要有三種：

（1）“三明治”模式?！叭髦巍蹦Ｊ椒趾袢髦魏捅∪髦文Ｊ?。厚三明治模式一般把學習分為3個階段，進行“學習—實踐—再學習”，第一階段以校內培養為主，完成全部或部分基礎課、專業基礎課和專業課的學習以及規定的實踐基礎訓練；第二階段以企業培養為主，預分配到工廠或研究所，以見習技術員身份參加理工實踐，培養理工技術能力；最后一階段，學生回到學校，自由選擇專業方向和適合自己發展的課程，并完成自己在工作實踐中選定的畢業設計課題，完成專科學業。薄三明治模式也叫“工學交替”模式，在高校中應用比較廣泛。它一般分為多個學習階段，根據需要安排參加實踐的次數和時段，因此形式多樣。一般遵循由基礎到專業循序漸進，理論結合實踐的原則，課堂理論教學與理工實踐交替進行。“一年三學期均衡工學交替”是比較典型的工學交替模式。它把一學年分三個學期，兩個學期進行理論學習，一個學習進行工作實踐。工作學期由學校與企業共同制訂教學計劃，內容安排循序漸進，結合理論教學，逐年提高，并分階段考核、答辯、評分。學生還可以在企業進行畢業設計（論文）。

（2）項目式教學模式。項目式教學模式一般經歷四個過程，“基礎理論學習+參與項目+回?？偨Y學習+畢業設計”。建筑、水利、電力、鐵道、石油學院通常采用這種模式，在基礎理論學習階段結束后，把學生派往合適的大型建設項目工地，讓學生運用已學的知識參與理工的設計、施工和質檢驗收。實踐結束后學生回校繼續理論學習，這時他們可以有針對性地學習那些在理工實踐中必需的但是過去的理論課程中沒有的知識，最后進行畢業設計。對于非理工類的專業，項目式教學可以結合用人單位的實際項目進行。

（3）有機滲透型合作模式。有機滲透型合作模式通常是校企雙方深層次上的合作，不拘于形式，只要使人才培養活動滲透到專業教育的全過程中。比如上海電力學院與華能上海石洞口第二廠、上海電力安裝第一公司開展的以專業綜合改革為中心的產學研合作教育。其基本思路是以學校的專業教育改革為突破口，結合考慮學校教育教學規律及企業對人才的要求，重構教學計劃和專業課程體系，改革教學內容模塊，同時利用企業資源強化實踐性教學環節。這種模式實施的關鍵是企業參與有機滲透到專業教育改革的方方面面中，包括教育管理、教學活動、課程體系、思想教育等整個教育過程。這種模式不僅能提高學生的實踐能力，還能推動學校整體的教育教學改革，通常效果顯著，但是它涉及面比較廣，遇到的困難和問題也會較大。

2.改革教學計劃，突出技術應用性

首先，產學研聯合培養可以吸納企業理工技術人員組成專業顧問委員會，參與教學計劃的制訂，要從學生的知識、能力、素質結構三個方面構建教學計劃。理論課程體系按照公共課、專業課、專業方向課和選修課四個模塊構建。實踐教學體系要按照由易到難，逐步接近理工實踐的原則，從認識實習、基本技能訓練、崗位技能訓練和綜合技能訓練的線路來構建。

其次，要強調實踐教學。以廣西工學院的機械理工及自動化專業為例。他們把企業現場實踐分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段。企業現場實踐Ⅰ為2周，目的是使學生初步了解我國機械制造業的現狀、技術進步、科技水平和現代管理方法。企業現場實踐Ⅱ為2周，目的是使學生加深對所學知識的理解，并為后續專業課程的學習提供必要的感性知識，直接了解本專業的實際生產過程和生產內容，具體了解模具設計及制造、數控編程操作的全過程。企業現場實踐Ⅲ為11周，目的是使學生進一步加深對本專業知識的理解，拓寬知識面，以了解當前模具行業的新知識、新技術和現代化生產情況。

3.加強師資培養，提高教師理工能力

無論何種培養模式，教師都是關鍵因素。對其專業領域的企業生產和研發活動全然陌生，不能掌握現代技術的專業教師是難以勝任理工教育的教學任務的。因此，工科專業教師必須樹立正確的理工倫理觀念，具備突出的理工能力，必須熟悉理工實踐，并且精通企業產品研發中的一種或多種技術。產學研合作利用企業資源，為教師提高理工能力提供了契機，比如聯合指導畢業設計。在產學研聯合培養理工專業人才的模式中，學生畢業設計的論文選題大多是來源于企業，結合實際的課題，與企業理工師聯合指導畢業設計對于提高教師的理工能力也具有很多幫助。

參考文獻：

[1]余群英.高職教育產學結合的理論與實踐探索——廣東省高等職業技術教育研究會2005年學術年會綜述[J].廣東農工商職業技術學院學報，2006，2.

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產學研合作培養人才的模式類型有很多，比如最早的“三明治”模式；經典的“工學交替”模式；高層次的“企業博士后攻占模式”，廣泛用于工程碩士培養的“雙導師、雙基地”模式；針對企業培養人才的“311預分配”模式和“繼續工程教育”模式；現代化的“工程研究中心”模式；“大學科技園”模式；以及校內產學研結合模式等等。這些模式的應用十分靈活，運行機制也極為多樣。其中在地方高校中具有廣泛適用性，能有效推動工程學科建設，改革教育教學的模式主要有三種：

1）三明治模式“三明治”模式分厚三明治和薄三明治模式。厚“三明治”模式一般把學習分為3個階段，進行“學習-實踐-再學習”，第一階段以校內培養為主，完成全部或部分基課、專業基礎課和專業課的學習以及規定的實踐基礎訓練；第二階段以企業培養為主，預分配到工廠或研究所，以見習技術員身份參加工程實踐，培養工程技術能力；最后一階段，學生回到學校，自由選擇專業方向和適合自己發展的課程，并完成自己在工作實踐中選定的畢業設計課題，完成本科學業[2]。薄三明治模式也叫“工學交替”模式，在高校中應用比較廣泛。它一般分為多個學習階段，根據需要安排參加實踐的次數和時段，因此形式多樣。一般遵循由基礎到專業循序漸進，理論結合實踐的原則，課堂理論教學與工程實交替進行?！耙荒耆龑W期均衡時工學交替”是比較典型的工學交替模式。它把一學年分三個學期，兩個學期進行理論學習，一個學習進行工作實踐。工作學期由學校與企業共同制訂教學計劃，內容安排循序漸進，結合理論教學，逐年提高，并分階段考核、答辯、評分。學生還可以在企業進行畢業設計（論文）。這種模式學校是教育主體，實踐方式是頂崗，學生的工作不再由學校集中安排，而是利用市場的調節機制，采取供需見面、雙向選擇的方式對學生進行分散式的安排。學生根據專業和興趣自自主選擇，因而參與積極性比較高。

2）項目式教學模式項目式教學模式一般經歷四個過程，“基礎理論學習+參與項目+回校總結學習+畢業設計”。建筑、水利、電力、鐵道、石油學院通常采用這種模式，他們在基礎理論學習階段結束后，把學生派往合適的大型建設項目工地，讓學生運用已學的知識參與工程的設計、施工和質檢驗收。工程結束后學生回校繼續理論學習，這時他們可以有針對性的學習那些在工程實踐中必須的但是過去的理論課程中沒有的知識，最后進行畢業設計。對于非工程類的專業，項目式教學，可以結合用人單位的實際項目進行，比如學生在教師指導下，完成調研任務、采訪任務、規劃勘測任務等用人單位提出的實際項目。由于這種模式具有項目的大小和時間的不固定性，所以實施方面需要比較靈活的教學計劃和管理體制。

3）有機滲透型合作模式有機滲透型合作模式通常是校企雙方深層次上的合作，不拘于形式，只要使人才培養活動滲透到專業教育的全過程中。比如上海電力學院與華能上海石洞口第二廠、上海電力安裝第一公司，開展的以專業綜合改革為中心的產學研合作教育。其基本思路是以學校的專業教育改革為突破口，結合考慮學校教育教學規律及企業對人才的要求，重構教學計劃和專業課程體系，改革教學內容模塊，同時利用企業資源強化實踐性教學環節。這種模式實施的關鍵是企業參與，有機滲透到專業教育改革的方方面面中，包括教育管理、教學活動、課程體系、思想教育等整個教育過程。這種模式不僅能提高學生的實踐能力，還能推動學校整體的教育教學改革，通常效果顯著，但是它涉及面比較廣，遇到的困難和問題也會較大[3]。

2改革教學計劃，突出技術應用性

我國傳統的工程教育是一種“科學工程教育”，它強調專業知識的系統學習，較為忽視基礎知識和實踐能力的培養。培養出的人才學機的不懂電，學冷加工的不懂熱加工；只懂技術，不懂成本、經營、管理，更缺少人文修養。實施產學研聯合培養人才，則要求更新教學內容，突出技術應用性。比如機器人專業不是研究如何制造機器人，而是研究如何運用機器人來分揀物品和生產原料，承擔生產線上的工作；模糊控制專業不死研究模糊控制理論、遠離的新發展，而是研究如何用模糊控制基本原理實現起吊重物的平衡移動和定位。首先，產學研聯合培養可以吸納企業工程技術人員組成專業顧問委員會，參與教學計劃的制定，要從學生的知識、能力、素質結構三個方面構建教學計劃。理論課程體系按照公共課、專業課、專業方向課和選修課四個模塊構建。實踐教學體系要按照由易到難，逐步接近工程實踐的原則，從認識實習、基本技能訓練、崗位技能訓練和綜合技能訓練的線路來構建。其次，要強調實踐教學。以廣西工學院的機械工程及自動化專業為例。他們把企業現場實踐分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個階段。企業現場實踐Ⅰ為2周，目的是使學生初步了解我國機械制造業的現狀、技術進步、科技水平和現代管理方法。企業現場實踐Ⅱ為2周，目的是使學生加深對所學知識的理解，并為后續專業課程的學習提供必要的感性知識，直接了解本專業的實際生產過程和生產內容，具體了解模具設計及制造、數控編程操作的全過程。企業現場實踐Ⅲ為11周，目的是使學生進一步加深對本專業知識的理解，拓寬知識面，以了解當前模具行業的新只是、新技術和現代化生產情況[4]。又如中山包裝學院的產學研聯合培養使用“課堂教學+現場參觀+技術講解+動手操作”的模式，充分利用企業生茶那設備，是學生在操作中學習，大大提高了他們的學習積極性和理論知識的消化能力。這樣的課程體系和教學方式更貼近生產實踐，更符合企業的實際需要。

3加強師資培養，提高教師工程能力